城市燃气气源规划

5.3　城市燃气气源规划

气源指向城市燃气输配系统提供燃气的设施。在城市中，主要指煤气制气厂、长距离管道输送天然气门站、液化天然气气化站、压缩天然气供气站、液化石油气供应基地、液化石油气气化站等设施。气源规划就是要选择适当的城市气源，确定其规模，并在城市中合理布局气源。

5.3.1　城市燃气气源种类

1．人工煤气

煤气厂按工艺设备不同，可分为炼焦制气厂、直立炉煤气厂、水煤气型两段炉煤气厂和油制气厂等几种。人工煤气曾是上世纪我国大多数城市的主要气源，随着我国能源结构的调整及陕气进京、西气东输等天然气利用工程的实施，绝大多数由以人工煤气为主气源的城市已经或正在逐步向以天然气为主气源转换。

2．液化石油气

液化石油气供应城市时，具有供气范围、供气方式异常灵活的特点，液化石油气的供应由瓶装供应、瓶组站供应、液化石油气混空气供应等方式，适用于各种类型的城市和地区。可以作为中小城市的主气源和大城市的片区气源，也可作为调峰的机动气源。特别是液化石油气混空气供应方式，由于其具有和天然气相似的燃烧特性，曾作为很多城市在天然气到来前的过渡气源和应对天然气短缺的调峰气源。

3．天然气

天然气气源根据气源的来源不同又可分为长输管道天然气、压缩天然气和液化天然气供应。

1)长输管道天然气

天然气的生产和储存设施大都远离城市，天然气对城市的供应一般是通过长输管线实现的。天然气长输管线的终点配气站称为城市接收门站，是城市天然气输配管网的气源站，其任务是接收长输管线输送的天然气，在站内进行净化、调压、计量后，进入城市燃气输配管网。长输管道天然气是目前我国大中型城市的主要气源。

2)压缩天然气

压缩天然气(CNG)是将管道天然气经过过滤净化、调压计量、脱水之后，利用压缩机压缩至20～25MPa的高压天然气。储存在压缩天然气储槽中的压缩天然气利用气瓶转运车充装并运输到用气城镇或小区的压缩天然气供气站。

在用气城镇或小区的压缩天然气供气站(也称CNG减压站、卸气站或释放站)内，气瓶转运车的压缩天然气经卸气、减压、储气、计量加臭后，通过燃气输配管网供应给各燃气用户。系统具有工艺简单、投资省、成本低、工期短、见效快、灵活多变的优点，适用于远离天然气长输管道或暂时无法建输气管道的中小城市或远离城市中心的居民小区提供了气源保证，也可作为管道天然气的调峰气源。

其工艺流程如下。

CNG气瓶转运车把从天然气压缩加气站取得的CNG运输到CNG供气站，在供气站的卸气台通过高压胶管和快装接头卸气，当压力降低时，会伴随温度降低，一般天然气压力降低1MPa，天然气温度降低3～5℃，CNG降压过程中，压降很大，如果不采取加热措施，减压后的天然气温度会降到零下几十度，如此低温会对调压器(特别是橡胶薄膜)造成损伤，影响后续设备及管网的正常运行，因此从CNG气瓶转运车出来的CNG先经过一级换热器加热，再进入一级调压器减压，然后依次经过二级加热器加热，二级调压器减压，一部分进入储罐储存，另一部分通过三级调压器进行减压降至管网运行压力后计量、加臭送入城镇输配管网。压缩天然气供气站工艺流程如图5－3所示。

图5－3　压缩天然气供气站工艺流程

3)液化天然气

液化天然气(LNG)是在常压下将天然气经过深度冷却至－162℃变成液态的天然气，天然气由气态变为液态后，体积缩小到气态时的1/625左右。LNG一般贮存在超低温储罐中，并通过LNG槽车或LNG集装箱车将LNG运输到用气城镇的LNG供气站。

在用气城镇的LNG供气站(也称LNG气化站)内，LNG槽车的LNG经卸气、气化、计量加臭后，通过燃气输配管网供应给各燃气用户。LNG供应为远离天然气长输管道或暂时无法建输气管道的中小城市提供了气源保证，也可作为管道天然气的调峰气源。

其工艺流程如下。

LNG槽车至城市LNG气源站后，利用槽车上的升压气化器将LNG卸至站内低温储罐内，或通过站内设置的卸车增压气化器将LNG集装箱车内的LNG卸至站内低温储罐内。储罐内的LNG利用自增压气化器升压，将罐内LNG压力升至所需的工作压力，利用其压力，将液态LNG送至空温式气化器进行气化。当环境温度较低时，气化后的低温天然气需再经过水浴式LNG加热器将天然气温度升到10℃。经气化后的天然气再通过调压、计量、加臭装置送入输配管网，为用户供气。

LNG站主要工艺设备有卸车系统、LNG低温储罐、储罐自增压气化器、水浴气化器、主气化器、槽车增压气化器、调压器、流量计、加臭装置、热水锅炉等，而其工艺流程如图5－4所示。

图5－4　液化天然气气化站工艺流程

4．其他燃气

随着能源形势的日趋紧张、我国能源结构的调整及城市燃气事业的发展，目前城市燃气气源的选择也日趋多样化，除上述的人工煤气、天然气、液化石油气等主要燃气气源外，近年来也出现了一些新型燃气气源，如二甲醚、轻烃燃气、煤制天然气、煤层气、沼气、生物质秸秆气化燃气、页岩气等气源。

5.3.2　城市燃气气源规划

在编制城市总体规划中的燃气工程规划时，如何选择气源是至关重要的问题。气源的选择，关系到整个输配管网的压力级制、调峰方案、管网敷设、用户燃气具的选择等系列问题，对整个管网运行的经济性、长远性、稳定性和近远期相互衔接有着决定性的意义。所以，根据城市地理位置，综合考虑城市远近期发展，做到有前瞻性和规划性，对燃气工程规划的现实性、可操作性和前瞻性起到关键作用。

在选择城市气源时，一般考虑以下原则。

(1)应遵照国家能源政策和燃气发展方针，因地制宜，根据本地区燃料资源的情况，选择技术上可靠、经济上合理的气源。

(2)应根据城市的地质、水文、气象等自然条件和水、电、热的供给情况，选择合适的气源。

(3)应合理利用现有气源，做到物尽其用，发挥原有气源的最大作用，并争取利用各工矿企业的余气。

(4)应根据城市的规模和负荷的分布情况，合理确定气源的数量和主次分布，保证供气的可靠性。

(5)在城市选择多种气源联合供气时，应考虑各种燃气间的互换性，或确定合理的混配燃气方案。

(6)选择气源时，还必须考虑气源厂之间和气源厂与其他工业企业之间的协作关系。如炼焦制气厂和直立炉煤气厂的主要产品之一的焦炭，是水煤气制气厂的生产原料，也是冶金、化工企业的重要原料。

目前国内各地区、各城市燃气的大规模应用正处于从单一气源到多种能源、清洁能源的转型期。随着我国能源结构的调整，人工煤气由于受生产工艺技术、自然资源、生态环境等方面的影响，在目前的燃气气源消费量中已呈现出逐渐下降的趋势。

天然气是清洁、高效、方便的能源，是城市燃气的理想气源，天然气丰富的储量为我国天然气的开发与利用提供了充足资源保障，气源价格稳定，受市场波动影响相对较小，与此同时，随着陕气进京、西气东输、进口液化天然气等工程的建设，我国燃气事业已经进入了天然气大发展时期，天然气作为一种优质清洁能源，已经成为城市燃气中的主导气源，在城市能源消费中的比重正在不断提高。采用管道方式输送的天然气含量大、地域广、距离长、供应连续不断，是目前城市天然气输送的主要方式。我国地域辽阔，天然气的开发利用还正处于大发展的初期，目前天然气管网覆盖面积虽呈逐年增大的趋势，但众多分散的中小城镇远离天然气气源或输气干线，再加上用气规模小、管道投资效益差等原因，管道短时间难以到达，因此就可以考虑其他途径，比如采用液化天然气或压缩天然气供气，两者各有其适用条件，具体应根据气源情况、运输距离、供气规划、用气规模等经过技术经济比较后确定。

液化石油气以其形式多样、供应灵活、管理方便的特点，在中小城市拥有良好的市场占有率，但液化石油气市场价格具有较大的不稳定性，影响价格的因素很多(比如国际原油价格波动等)，对燃气企业生产经营影响很大。在未引进天然气以前，液化石油气在城市燃气中发挥了巨大作用，即使在天然气成为城市主气源，液化石油气仍将是城区的补充气源，而在某些郊区、县，液化石油气则是燃气的重要组成部分。液化石油气也将因系统造价低、见效快、使用方便灵活等特点，将与天然气同步发展，特别是一些特定的市场领域，如小型餐饮业、工商业燃料等，所以应树立液化石油气与天然气长期共存的规划理念。

随着城市的发展，人们需要舒适的环境、高质量的生活，各城市应立足实际，根据当地或可供气源，经可选气源比较，最终确定出一切实可行的气源，以获得最好的社会效益、经济效益和环境效益。

5.3.3　气源场站及加气站规划

1)长输管道天然气门站

(1)管道天然气门站和储配站站址选择应符合以下要求:①站址应符合城市总体规划的要求;②站址应具有适宜的地形、工程地质、供电、给排水和通信等条件;③门站和储配站应少占农田、节约用地并应注意与城市景观等协调;④门站站址应结合长输管线位置确定;⑤根据输配系统具体情况，储配站与门站可合建;⑥当门站设有储罐时，储气罐与站外的建、构筑物的防火间距应符合现行的国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的有关规定。

(2)天然气门站总平面应分为生产区(计量、调压、储气、加臭等)与辅助区(变配电、消防泵房、消防水池、办公楼、仓库等)。生产区应设置在全年最小频率风向的上风侧，并设置环形消防车通道，其宽度不应小于3.5m。图5－5为某城市的天然气门站平面布置图。

图5－5　某城市天然气门站平面布置

2)液化天然气气化站

站址选择一方面要从城市的总体规划和合理布局出发，另一方面也应从有利生产、方便运输、保护环境着眼。因此，在站址选择过程中，要考虑到既能完成当前的生产任务，又要想到将来的发展。站址选择一般应考虑以下问题。

(1)站址应选在城镇和居民区的全年最小风向的上风侧。若必须在城市建站时，尽量远离人口稠密区，以满足卫生和安全的要求。

(2)考虑气化站的供电、供水和电话通信网络等各种条件，站址选在城市边缘为宜。

(3)站址至少要有一条全天候的汽车公路。

(4)气化站应避开油库、桥梁、铁路枢纽站、飞机场等重要战略目标。

图5－6为某城市的LNG气化站平面布置图。

图5－6　某城市CNG供应站平面布置

1—球罐(400m³);2—卧罐(3×100m³);3—调压装置(4000m³/h);4—卸气台;5—消防水池;6—消防水泵房;7—办公用房;8—警卫室;9—库房;10—配电柜

3)压缩天然气(CNG)供气站站址选择

CNG供气站站址选择应符合下列要求:①符合城镇总体规划的要求;②应具有适宜的地形、工程地质、交通、供电、给排水及通信条件;③少占农田、节约用地并注意与城市景观协调;④CNG站内天然气储罐与站外建、构筑物的防火间距，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的规定。

图5－7为某城市CNG供应站的平面布置图，其内设有一套专用调压装置(通过能力为4000Nm³/h)和调峰储罐(700m³水容积)。

图5－7　某城市LNG气化站平面布置

4)燃气汽车加气站

汽车加气站的建设应侧重考虑公共交通线路布局及其经营效益等要素，一般条件下，对于欲建天然气汽车加气站的城镇，约束条件甚多。不仅其站址是否理想，而且从减少征地费和有利线路调度的角度看，都难于作出主观选择。根据国外经营汽车加气站的经验表明，采取子、母站运营方式比较好。即在天然气气源处兴建颇具规模的加压站或加压、加气站作为母站，再按征地条件、交通线路及汽车允许行驶距离范围在城区均匀布置若干规模大小不一的子站，并兼顾出租车、公务车和家用私车的加气。子站既可单独设置，也可与汽车加油站合建。

对拟设点的加气站主要考虑具备防火间距条件和道路交通等外部条件。加气站站址选择应符合2项要求:①加气站宜靠近气源，并应具有适宜的交通、给排水、供电、通信及工程地质条件;②在城市区域内建设的加气站应符合城市总体规划的要求。

图5－8为某城市CNG加气站的平面布置图。

图5－8　某城市CNG加气站平面布置